Expérience des fentes de Young

[invite77bd0c83]

Bonjour,

dans l'expérience des fentes de Young une "particule" perd son état ondulatoire lorsqu'elle interagit avec l'écran où elle vient compléter une frange d'interférence. Mais qu'est ce qui distingue l'unique interaction de la particule avec l'écran de celle qu'elle a en permanence avec l'univers observable dans le cas d'un électron possédant une charge électrique même infime par exemple ?
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[Nicophil]

une "particule" perd son état ondulatoire lorsqu'elle interagit avec l'écran

?? Une particule n'a pas de comportement ondulatoire.

[albanxiii]

Bonjour,

celle qu'elle a en permanence avec l'univers observable dans le cas d'un électron possédant une charge électrique même infime par exemple ?

Déjà la charge électrique de l'électron est fixe, donc je ne comprends pas la fin de votre message qui insinue qu'elle peut varier.
Ensuite, de quelle interaction parlez-vous ?

[Deedee81]

EDIT croisement avec Albanxiii

Salut,

?? Une particule n'a pas de comportement ondulatoire.

Holà, si, en mécanique quantique, les particules (photons, électrons,...) ont bien un comportement ondulatoire.

dans l'expérience des fentes de Young une "particule" perd son état ondulatoire lorsqu'elle interagit avec l'écran où elle vient compléter une frange d'interférence. Mais qu'est ce qui distingue l'unique interaction de la particule avec l'écran de celle qu'elle a en permanence avec l'univers observable dans le cas d'un électron possédant une charge électrique même infime par exemple ?

La différence est.... la mesure par un humain (et comme il est bizarre de faire intervenir l'humain dans l'interaction, ça explique toutes les difficultés des interprétations de la mécanique quantique).

Adoptons la méthode de von Neunman qui consiste à décomposer le processus en deux étapes :

- Les interactions sont toujours ponctuelles. Mais l'électron qui heurte l'écran peut le faire en tout point de l'écran, avec une certaine amplitude quantique. L'état quantique est quelque chose comme :
a*|interaction sur l'atome 1> + b*|interaction sur l'atome 2> + etc.......
Le résultat est un peu analogue à une onde qui s'étalerait sur tout l'écran.
- Puis vient la mesure. Ici doit intervenir forcément l'interprétation et, disons pour faire simple, qu'on adopte les interprétations avec réduction de la fonction d'onde (par exemple Copenhague).
Dans ce cas, l'état précédent va se réduire à UN sous-état (projection sur le sous-espace des états observés), par exemple |interaction sur l'atome 2> avec la probabilité |b|².

La comparaison avec l'interaction électrostatique de l'électron est beaucoup plus compliqué qu'il n'y parait car si on veut comparer au niveau quantique, on ne peut certainement pas adopter le champ électrostatique classique (et encore moins le champ Coulombien faussement instantané). Dans ce cas l'interaction électrostatique est due à un échange de photons virtuels (et, complication quantique oblige, c'est un état superposé de pleins d'interactions possibles). Et là aussi ce n'est qu'à travers l'observation qu'on "saura" comme se fait l'interaction électrostatique.

EDIT On peut demander pourquoi la base d'observation est justement la base état des atomes, la base position. C'est une base de l'espace vectoriel de Hilbert. Et toutes les bases sont équivalentes. Et là, ce qui intervient est la décohérence et ses bases privilégiées..... et bonjour les complications.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Nicophil]

Holà, si, en mécanique quantique, les particules (photons, électrons,...) ont bien un comportement ondulatoire.

Les particules oui, collectivement ; une particule non : on ne peut pas diffracter un électron.

[Deedee81]

Les particules oui, collectivement ; une particule non : on ne peut pas diffracter un électron.

Bien sûr que si.

Envoie des électrons un à un, bien séparés, sur une fente unique (suffisamment mince) et tu auras une belle figure d'interférence (qui se dessinera point par point).
Ce qui ne peut s'expliquer que si : l'électron a un comportement ondulatoire avec diffraction puis interagit de manière ponctuelle sur l'écran.
Sans ça, le microscope électronique ne pourrait pas marcher. C'est grâce au comportement ondulatoire de chaque électron que le système de lentilles magnétiques fonctionne comme pour un microscope optique.

D'ailleurs regarde le formalisme, l'état d'un électron est représenté par une fonction d'onde.

Tu peux regarder aussi dans le cours de Feynman, où il étudie la diffraction d'un électron (pour étudier le rapport entre le formalisme quantique et les notions classiques d'impulsion et de déviation de trajectoire). EDIT il parle aussi de la diffraction du neutron, le lien entre la diffraction en traversant un barreau et la longueur d'onde.... ce qui marche aussi bien avec un seul neutron.

Et bien entendu le fait d'avoir besoin de plusieurs électrons pour vérifier, à cause du caractère probabiliste de la mesure en MQ, n'implique pas que le comportement ondulatoire n'existe que collectivement.

[Deedee81]

Re-autre exemple. Dans l'atome d'hydrogène, on a un électron et il est répartit de manière sphérique (moment orbital nul, ce qui peut se mesurer), ce qui est typiquement un comportement ondulatoire.